CN103114490B - 纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法 - Google Patents

纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法 Download PDF

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徐小军
夏伟龙
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Abstract

本发明涉及一种纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法，属于瓦楞纸板加工技术领域。将纤维以线材或者网格的方式压制在面纸上，上塑纸粘合剂，然后与瓦楞纸进行复合，进行烘干、冷却定型，然后分切、压痕、横切、堆码，其中所用的塑纸粘结剂为添加剂、硼砂、液碱、玉米淀粉与水的混合物，本发明纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法具有流程简单，方便实施等优点，制得的纸板强度高、力学性能好，成本较低，可应用于瓦楞纸板的加工等领域。

Description

纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法
技术领域
本发明涉及一种纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法，属于瓦楞纸板加工技术领域。
背景技术
瓦楞纸板作为最重要、应用最广的包装材料，具有质量轻、成本低、易加工、便于储存和运输等优点，这是木材包装和金属包装所不具备的，而其U、V、UV等楞形结构，也大大提高了纸箱的抗压、耐破能力，但其不足在于：纸箱强度有限，其承载能力主要是通过提高纸张克重来实现的，这对于重型包装产品而言，其力学性能、承载能力难以获得大幅度的提升。
同时，各种特殊要求的包装对象，如电讯、化工、机械、医疗器械、航空器材等高科技产品，对瓦楞纸板材料提出了更高的要求。尽管瓦楞纸箱占纸包装制品产量的75%左右，但对于瓦楞原纸，尤其是低克重、高强度瓦楞原纸每年至少缺口100多万吨。中国每年出口货物所用的一次性集装箱木托盘大约在3000万只左右，2011年我国包装用铁量大约为500万吨。承载重型产品的纸质包装越来越受关注。
传统瓦楞纸板的制备流程为：瓦楞原纸→瓦楞辊轧制→瓦楞（粘合）→单面纸板（一平一瓦）瓦楞纸板→纵切→横切→纸板堆码。发达国家的重型包装所用纸板主要是采用高强多层的瓦楞纸板制成的纸箱，或者，只在边、角、底、顶处加固结构材料和用作中隔、衬垫、填充的缓冲、定位、防护等非木质化材料。上述改进方式虽然克服了纸板强度不足的缺陷，然而制作工序较为复杂，但只能针对性的对关键部位进行固化，无法确保纸箱的整体强度达标；而钙塑瓦楞纸板、中空蜂窝板等因存在加工困难、成本高、纸张消耗量大、不可再生等问题，无法得到广泛应用。
有基于此，做出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种纸板强度高、力学性能好、节约成本、流程简单的纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法，将纤维以线材或者网格的方式压制在面纸上，上塑纸粘合剂，然后与瓦楞纸进行复合，进行烘干、冷却定型，然后分切、压痕、横切、堆码。
本发明的进一步设置如下：
所述的纤维为高强涤纶工业丝（浙江古纤道新材料股份有限公司，型号为GHT-1110/192或GHT-3330/384）或尼龙中的一种。
所述的面纸为箱板纸。
所述的塑纸粘结剂为添加剂、硼砂、液碱、玉米淀粉与水的混合物，混合质量比为添加剂：硼砂：液碱：玉米淀粉：水=1：3：5：16：25，其中，添加剂为架桥剂与稳定剂按照质量比为1-2:0.1-1混配而成的，硼砂为工业硼砂，液碱为质量百分数为30-40%的NaOH溶液，玉米淀粉为食用级玉米淀粉。
所述的粘结时间为20秒-40秒，优选为15秒-35秒；粘结温度为56℃-62℃，优选为58℃-60℃；粘结压力为2N-14N ，优选为2.5N-12N 。
所述的烘干温度为150℃-170℃，烘干速度为90m/min- 150m/min 。
所述的冷却定型温度为10℃ -30 ℃，冷却定型时间为6秒-12秒。
所述的线材方式纤维的添加量为2-4根/m2。
所述的网格方式纤维的网格密度为16-24孔/m2。
纸张属于非线性材料，其应力应变曲线非常复杂，且存储和使用过程中，极易受环境湿度影响而改变应力应变特性，而纤维属于黏弹性体，具有与纸张明显不同的应力应变曲线。将纤维应用于瓦楞纸板的强化工序中，不仅需要对纤维类型进行筛选，同时，其加工工艺过程也与常规的传统技术不同。本发明中采用的纤维包括高强涤纶工业丝，选用的塑纸粘结剂为自制配方粘合剂，可使纤维与瓦楞面纸很好的粘合在一起，粘合强度和粘合速度均可满足强度以及生产速率的要求。
采用本发明技术方案获得的有益效果如下：
1. 大幅度提高单位克重瓦楞纸板的承载能力。诸如尼龙等纤维材料本身就具有极强的抗拉伸强度，相同截面积的纤维材料，其拉伸强度约为瓦楞纸用牛皮纸的30-50倍，即用较少的强化纤维就能获得与瓦楞纸相同的拉伸强度。本发明通过设计瓦楞纸板与强化纤维的配置比例和粘结性是，极少的成本即可实现瓦楞纸力学性能的大幅度提升，其承载能力提高20%以上，采用本发明工艺制备的纤维强化复合瓦楞纸板生产同等规格和强度的包装纸箱，可节约纸张成本15%左右，我国重型产品的木材包装约占80%，每年消耗木材1000多万平方米，采用本发明技术方案制得的纸板可节约一半以上的木材。
2. 具有与普通瓦楞纸板相同的功能性优势。本发明技术方案制备的纤维强化复合瓦楞纸板尽在器内部或表面负荷具有强化功能纤维材料或网络，具有普通瓦楞纸板相同的功能性优势，其环保性好，易于分离循环使用；全纸包装，可面见通关，大大提高了货物的递迭速度，减少相应的费用支出；缓冲性好，缓冲性能较木箱、金属箱提高2-8倍，适用于防止易碎、易压损、易变形精密仪器等；可与纸托盘连在一起配套生产，有效防止货物移位，更易于装货柜；重量轻，同比质量为木质的1/5，同比为铁质的1/10，托运费用大幅下降，运输、输送过程中，可折叠平放，具有体积小、使用方便、密封防尘等优点；表面经过特殊处理即可实现防潮、防锈、抗静电、抗热辐射等。
附图说明
图1为本发明加工方法的工艺流程图。
具体实施方式
本实施例以五层瓦楞纸板的生产为例进行技术方案的说明，并不局限于五层瓦楞纸板结构。
实施例1
结合图1，本实施例中，纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法如下：
① 原纸经瓦楞辊轧制，在原纸上形成瓦楞，称为瓦楞纸。
② 纤维以线材形式被压制在一层箱板纸内侧，并上塑纸粘结剂，其中，塑纸粘结剂为添加剂、硼砂、液碱、玉米淀粉与水的混合物，混合质量比为添加剂：硼砂：液碱：玉米淀粉：水=1：3：5：16：25，添加剂为架剂与稳定剂按照质量比为1.67:0.33混配而成的，硼砂为工业硼砂，液碱为质量百分数为32%的NaOH溶液，玉米淀粉为食用级玉米淀粉；纤维为高强涤纶工业丝（生产厂家为浙江古纤道新材料股份有限公司，型号为GHT-1110/192），纤维的添加量为2根/m2，粘结时间为25秒，粘结温度为58℃，粘结压力为8N。
③将瓦楞纸、芯纸以及复合有纤维的箱板纸送至上胶辊，进行上胶并烘干，胶液与步骤②中的塑纸粘结剂相同，上胶量为8-10g/m2，粘结温度为58℃；烘干温度为150℃，烘干速度为98m/min形成瓦楞纸板，其中，瓦楞纸板由外而内依次为：箱板纸、瓦楞纸、夹芯、瓦楞纸、箱板纸。
④ 将步骤③的瓦楞纸板进行冷却定型，冷却定型温度为15℃，冷却定型时间为8秒。
⑤ 分切、压痕、横切、堆码。
将按照上述步骤处理获得的纤维强化复合瓦楞纸板板进行力学测试，耐破强度为1569kPa，边压强度为11.73kN/m，粘合强度为777N/m，抗压强度为7.18kN，堆码跌落试验为合格（时间：24h，高度1.2m），堆码试验为合格（堆码高度：3m，堆码重量：189kg，堆码时间：24h），与常规工艺制作的等克重瓦楞纸板相比，其平压强度、主承压面强度以及整体抗压强度增加20%以上，跌落强度增加25%以上，可满足机电产品以及散体材料包装等包装需求。
实施例2
本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：纤维为尼龙，纤维以网格形式被压制在一层箱板纸内侧，网格密度为16-24孔/m2。
实施例3
结合图1，本实施例中，纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法如下：
① 原纸经瓦楞辊轧制，在原纸上形成瓦楞，称为瓦楞纸。
② 纤维以线材形式分别压制在一层箱板纸内侧和芯纸上，并上塑纸粘结剂，其中，塑纸粘结剂的成分中添加剂为架桥剂与稳定剂按照质量比为1:1混配而成的，液碱为质量百分数为30%的NaOH溶液，其他参数与实施例1中塑纸粘结剂相同；纤维为高强涤纶工业丝（浙江古纤道新材料股份有限公司，型号为GHT-3330/384），其添加密度为2根/m2，粘结时间为30秒，粘结温度为60℃，粘结压力为8N。
③将瓦楞纸、芯纸以及复合有纤维的箱板纸送至上胶辊，进行上胶并烘干，胶液与步骤②中塑纸粘结剂相同，上胶量为8-10g/m2，粘结温度为60℃；烘干温度为150℃，烘干速度为110m/min形成瓦楞纸板，其中，瓦楞纸板由外而内依次为：箱板纸、瓦楞纸、夹芯、瓦楞纸、箱板纸。
④ 将步骤③的瓦楞纸板进行冷却定型，冷却定型温度为15℃，冷却定型时间为8秒。
⑤ 分切、压痕、横切、堆码。
将按照上述步骤处理获得的纤维强化复合瓦楞纸板板进行力学测试，耐破强度为1611kPa，边压强度为11.68kN/m，粘合强度为780N/m，抗压强度为7.23kN，堆码跌落试验为合格（时间：24h，高度1.2m），堆码试验为合格（堆码高度：3m，堆码重量：189kg，堆码时间：24h），与常规工艺制作的等克重瓦楞纸板相比，其平压强度、主承压面强度以及整体抗压强度增加20%以上，跌落强度增加25%以上，可满足机电产品以及散体材料包装等包装需求。
实施例4
本实施例与实施例3的设置和工作原理相同，区别在于：纤维为尼龙，纤维以网格形式分别被压制在一层箱板纸内侧和芯纸上，网格密度为16孔/m2。
实施例5
结合图1，本实施例中，纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法如下：
① 原纸经瓦楞辊轧制，在原纸上形成瓦楞，称为瓦楞纸。
② 纤维以线材形式被分别压制在两层箱板纸的内侧，并上塑纸粘结剂，其中，塑纸粘结剂的成分中添加剂为架桥剂与稳定剂按照质量比为1.9:0.1混配而成的，液碱为质量百分数为40%的NaOH溶液，其他参数与实施例1中塑纸粘结剂相同；纤维为高强涤纶工业丝（浙江古纤道新材料股份有限公司，型号为GHT-3330/384），其添加密度为2根/m2，粘结时间为30秒，粘结温度为60℃，粘结压力为8N。
③将瓦楞纸、芯纸以及复合有纤维的箱板纸送至上胶辊，进行上胶并烘干，胶液与步骤②中的塑纸粘结剂相同，上胶量为8-10g/m2，粘结温度为60℃；烘干温度为150℃，烘干速度为110m/min，形成瓦楞纸板，其中，瓦楞纸板由外而内依次为：箱板纸、瓦楞纸、夹芯、瓦楞纸、箱板纸。
④ 将步骤③的瓦楞纸板进行冷却定型，冷却定型温度为20℃，冷却定型时间为10秒。
⑤ 分切、压痕、横切、堆码。
将按照上述步骤处理获得的纤维强化复合瓦楞纸板板进行力学测试，耐破强度为1575kPa，边压强度为11.58kN/m，粘合强度为795N/m，抗压强度为7.22kN，堆码跌落试验为合格（时间：24h，高度1.2m），堆码试验为合格（堆码高度：3m，堆码重量：189kg，堆码时间：24h），与常规工艺制作的等克重瓦楞纸板相比，其平压强度、主承压面强度以及整体抗压强度增加20%以上，跌落强度增加25%以上，可满足机电产品以及散体材料包装等包装需求。
实施例6
本实施例与实施例5的设置和工作原理相同，区别在于：纤维为尼龙，纤维以网格形式分别被压制在两层箱板纸内侧，网格密度为24孔/m2。

Claims (2)

1.纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法，其特征在于：将纤维以线材或者网格的方式压制在面纸上，上纸塑粘合剂，然后与瓦楞纸进行复合，进行烘干、冷却定型，然后分切、压痕、横切、堆码；所述的纤维为高强涤纶工业丝或尼龙中的一种；所述的纸塑粘结剂为添加剂、硼砂、液碱、玉米淀粉与水的混合物，混合质量比为添加剂：硼砂：液碱：玉米淀粉：水=1：3：5：16：25，其中，添加剂为架桥剂与稳定剂按照质量比为1-2：0.1-2混配而成的，硼砂为工业硼砂，液碱为30-40%的NaOH溶液，玉米淀粉为食用级玉米淀粉；粘结时间为15秒-35秒；粘结温度为58℃-60℃；粘结压力为2.5N-12N；所述的烘干温度为150℃-170℃，烘干速度为90m/min- 150m/min；所述的冷却定型温度为10℃ -30 ℃，冷却定型时间为6秒-12秒；线材方式纤维的添加量为2-4根/m2。
2.根据权利要求1所述的纤维强化复合瓦楞纸板的加工方法，其特征在于：所述的面纸为箱板纸。
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